[發(fā)明專利]一種高爐煙氣中微量二氧化硫監(jiān)測的紫外光譜檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911193078.9
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111912804B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐曉軒;王斌;梁亦豪;文虹鏡
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

一種高爐煙氣中微量SO₂監(jiān)測的紫外光譜檢測方法及裝置，該裝置包括有光源(1)、分光鏡(9)、樣品池(2)、參比池(3)、探測器(4)、運(yùn)算單元(5)、反射鏡(10)；所述光源(1)發(fā)出的入射光經(jīng)分光鏡(9)為了光強(qiáng)相同的透射光和反射光；其中透射光入射至樣品池2中的所述混合組分；反射光入射至無所述混合組分的參比池(3)；所述探測器(4)探測所述透射光和所述反射光的透射光光強(qiáng)；所述運(yùn)算單元(5)對探測器(4)得到的所述透射光光強(qiáng)進(jìn)行差分處理以得到高爐煙氣中所述氣體成份；所述方法選擇合適的波長進(jìn)行差分光譜檢測，可減少不同組分光譜重疊對數(shù)據(jù)處理的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜檢測領(lǐng)域，具體涉及痕量氣體的紫外光譜檢測技術(shù)。

背景技術(shù)

紫外光譜在痕量氣體檢測中正發(fā)揮越來越重要的作用，該技術(shù)相比于化學(xué)檢測方法，不 需要對待測氣體進(jìn)行特殊處理即可完成檢測，屬于檢測領(lǐng)域中的非接觸檢測技術(shù)，因此具有 操作方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。另外，隨著紫外光源的普及，可以產(chǎn)生所需的光強(qiáng)以及波長范圍，因 此對待測物種類的限制也越來越小，特別是結(jié)合了差分光譜技術(shù)，使檢測的精度又有了新提 高。但也發(fā)現(xiàn)針對特別環(huán)境，例如高爐煙氣，其氣體組分比較復(fù)雜，各組分的吸收波長相互 交疊，另外吸收峰不明顯，易受到環(huán)境噪聲例如實(shí)時的溫度、濕度、壓強(qiáng)以及檢測儀器本身 的影響，從而對部分待測物的檢測帶來影響。針對上述紫外差分光譜檢測出現(xiàn)的各類問題， 本發(fā)明在紫外差分光譜的基礎(chǔ)上提出全新的解決方案，實(shí)驗表明，克服上檢測中不同組分相 互影響的問題，且環(huán)境噪聲和儀器本身對該實(shí)驗結(jié)果的影響也大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明還提供一種檢測高爐煙氣中SO₂濃度的方法，所述方法使用一紫外差 分光譜測量裝置，該測量裝置包括有光源1、分光鏡9、樣品池2、參比池3、探測器4、運(yùn)算單元5、反射鏡10；所述光源1發(fā)出的入射光經(jīng)分光鏡9為光強(qiáng)相同的透射光和反射光； 其中透射光入射至樣品池2中的所述高爐煙氣；反射光入射至無所述高爐煙氣的參比池3； 所述探測器4探測所述透射光和所述反射光的透射光光強(qiáng)；所述運(yùn)算單元5對探測器4得到 的所述透射光光強(qiáng)進(jìn)行差分處理以得到高爐煙氣中所述氣體成份；

所述運(yùn)算單元5選擇性地對不同的波段的差分光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述運(yùn)算單元5對數(shù) 據(jù)的處理包括采用式(2)計算其中的A氣體濃度:

其中K和OD_B均可通過差分光譜測量、擬合計算得到； 另外，其中L為所樣品池2的光程；Δλ是所述A氣體檢測用吸收波長區(qū)間；σ′_A(Δλ)是所A氣 體在Δλ的快變吸收部分；I′(Δλ)是測量A氣體得到的采樣光譜的光強(qiáng)值；I′₀(Δλ)則是通過擬 合I′(Δλ)的慢變化得到的光強(qiáng)值；I′(Δλ′)是測量B氣體得到的采樣光譜的光強(qiáng)值；I″₀(Δλ′)則 是可通過擬合I′(Δλ′)的慢變化得到的光強(qiáng)值；Δλ′是B氣體檢測用吸收波長區(qū)間；所述Δλ和Δλ′ 不存在波長交疊區(qū)間；所述A氣體是所述高爐煙氣中的SO₂氣體；所述B氣體是不同于SO₂的高爐煙氣中的其他氣體。

優(yōu)選的，所述光源發(fā)出的光包括紫外光波段。

優(yōu)選的，所述Δλ是比所述SO₂氣體吸收波段更短的波長區(qū)間。

優(yōu)選的，所述Δλ′是比所述B氣體吸收波段更短的波長區(qū)間，并且選擇Δδ作為所述A氣 體和所述B氣體差分吸收光譜波段交疊的波段區(qū)間；其中

其中σ′_AB(δλ)是所述A氣體與B氣體交疊部分的慢變吸收部分；I′₀(δλ)則是可通過擬合I′(λ) 的慢變化得到的光強(qiáng)值。

優(yōu)選的，該方法還包括在檢測完SO₂外，還檢測其他氣體的步驟。

優(yōu)選的，所述其他氣體包括H₂S痕量氣體。